Αρμονική Μείωση για Κέντρα Δεδομένων: AHF για UPS και Φορτία IT

Περίληψη. Ένα ενεργό φίλτρο αρμονικών για εφαρμογές κέντρων δεδομένων πρέπει να πληροί ένα διαφορετικό πρότυπο αποδοχής από μια εργοστασιακή μονάδα: το φορτίο δεν απενεργοποιείται ποτέ, το φάσμα των αρμονικών αλλάζει με τη χρήση πληροφορικής και κάθε εξάρτημα πρέπει να είναι συντηρήσιμο χωρίς διακοπή της κρίσιμης διαδρομής. Αυτός ο οδηγός εξηγεί πώς οι ανορθωτές UPS, τα τροφοδοτικά διακομιστών και οι μονάδες ψύξης αλληλεπιδρούν για να παράγουν ένα φάσμα που κορυφώνεται σε μερικό φορτίο, πώς συμπεριφέρεται το THDi σε όλο το εύρος φορτίου πληροφορικής και πώς να διαστασιολογήσετε και να διαμορφώσετε φίλτρα με φιλοσοφία N+1. Καλύπτει την υπερθέρμανση του ουδέτερου τεσσάρων καλωδίων, την παρακολούθηση και την καταγραφή ανά παραγγελία για αναφορές ενοικιαστών, τις διατάξεις πλεονασμού και τη διαδικασία επαλήθευσης που ικανοποιεί τόσο την ομάδα εγκαταστάσεων όσο και την εταιρεία κοινής ωφέλειας.

Τι κάνει τη συμπεριφορά των αρμονικών των κέντρων δεδομένων διαφορετική;

Μια αίθουσα δεδομένων παρουσιάζει ένα μείγμα φορτίου που συμπεριφέρεται διαφορετικά από οποιαδήποτε βιομηχανική εγκατάσταση. Οι ανορθωτές UPS διπλής μετατροπής αντλούν παραμορφωμένο ρεύμα που είναι υψηλότερο σε ποσοστιαίους όρους σε μερικό φορτίο, τα τροφοδοτικά διακομιστών εγχέουν αρμονικές τριάδας στον ουδέτερο σε μονοφασικά κλαδιά και οι μονάδες ψύξης προσθέτουν ένα πιο αργά μεταβαλλόμενο μοτίβο πέντε παλμών από πάνω. Το συνδυασμένο φάσμα αλλάζει συνεχώς καθώς η χρήση πληροφορικής κινείται, οπότε ένα φίλτρο που έχει σωστά διαστασιολογηθεί για το φορτίο σχεδιασμού μπορεί να είναι κακοταιριασμένο στις τρεις το πρωί.

Η δεύτερη διαφορά είναι η συνέπεια της διακοπής. Σε ένα εργοστάσιο, μια διακοπή φίλτρου κοστίζει την παραγωγή για μία ώρα. Σε μια αίθουσα δεδομένων, κινδυνεύει με διακοπή ενοικιαστή και συμβατική ποινή. Αυτό οδηγεί σε τρεις απαιτήσεις σχεδιασμού: το φίλτρο πρέπει να είναι συντηρήσιμο ενώ η αίθουσα είναι ενεργή, πρέπει να αποτυγχάνει σε ασφαλή κατάσταση αντί να κατεβάζει τον αγωγό και η χωρητικότητά του πρέπει να προγραμματίζεται με πλεονασμό αντί για 100% χρήση.

Η τρίτη διαφορά είναι η μέτρηση. Τα κέντρα δεδομένων μετρώνται, καταγράφονται και αναφέρονται. Οι ενοικιαστές και οι ελεγκτές ζητούν αποδείξεις ποιότητας ισχύος, και όλο και περισσότερο δεδομένα αρμονικών ανά παραγγελία αντί για ένα μόνο σχήμα THD. Ένα φίλτρο με καταγραφή και επικοινωνία δεν είναι επομένως πρόσθετο: γίνεται μέρος της αλυσίδας αποδείξεων συμμόρφωσης, μαζί με τα αρχεία απόδοσης UPS και την αναφορά PUE.

Τέλος, η ηλεκτρική τοπολογία συγκεντρώνει κίνδυνο. Οι αίθουσες υψηλής πυκνότητας χρησιμοποιούν διανομή αγωγών με ελάχιστη αντίσταση μεταξύ της εξόδου UPS και του φορτίου πληροφορικής, οπότε το αρμονικό ρεύμα διαδίδεται γρήγορα και οι ουδέτεροι αγωγοί φέρουν αθροίσματα τριάδας από πολλά μονοφασικά φορτία. Η υπερδιαστασιολόγηση του ουδέτερου και η αντιστάθμιση τεσσάρων καλωδίων είναι κανονική πρακτική σχεδιασμού, όχι προαιρετική βελτίωση.

Μετατόπιση φάσματος σε όλο το εύρος φορτίου.Σε πλήρες φορτίο πληροφορικής, ο ανορθωτής UPS κυριαρχεί και το φάσμα είναι σχετικά καλά συμπεριφερόμενο. Σε χαμηλό φορτίο, ο ανορθωτής μπορεί να λειτουργεί σε διαφορετική λειτουργία αγωγιμότητας, ενώ τα τροφοδοτικά διακομιστών συνεχίζουν να αντλούν τα χαρακτηριστικά τους περιττά αρμονικά, οπότε η κυρίαρχη τάξη μπορεί να αλλάξει από 5η και 7η σε 3η, 5η και 9η. Ένα φίλτρο διαμορφωμένο για ένα σημείο λειτουργίας μπορεί να αφήσει το άλλο εκτεθειμένο, γι' αυτό και η προγραμματιζόμενη επιλογή τάξης και η επαλήθευση σε πολλαπλά επίπεδα φορτίου είναι και τα δύο απαιτούμενα αντί για προαιρετικά.

Γιατί η μείωση των αρμονικών είναι εμπορική απαίτηση στις αίθουσες δεδομένων

1. Απελευθερώνεται χωρητικότητα μετασχηματιστή και γεννήτριας.Το αρμονικό ρεύμα θερμαίνει τα τυλίγματα του μετασχηματιστή και μειώνει την χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα. Η μείωση της παραμόρφωσης του ρεύματος επιτρέπει στον ίδιο μετασχηματιστή να φέρει περισσότερο πραγματικό φορτίο, αναβάλλοντας την κεφαλαιουχική δαπάνη για πρόσθετη χωρητικότητα — συχνά το μεγαλύτερο ενιαίο οικονομικό επιχείρημα για την εγκατάσταση φίλτρων.

2. Ελέγχεται η υπερθέρμανση του ουδέτερου και του αγωγού.Οι αρμονικές τριάδας αθροίζονται στον ουδέτερο, και σε αίθουσες υψηλής πυκνότητας ο ουδέτερος μπορεί να φέρει περισσότερο ρεύμα από τη φάση. ΈναAFH κέντρου δεδομένων 100Αμε αντιστάθμιση τεσσάρων καλωδίων αντιμετωπίζει αυτό άμεσα, ενώ μια μονάδα τριών καλωδίων αφήνει τον κίνδυνο ανέπαφο.

3. Βελτιώνεται η απόδοση του UPS και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας.Το παραμορφωμένο ρεύμα εισόδου αυξάνει τις απώλειες στον ανορθωτή και αυξάνει τις εσωτερικές θερμοκρασίες. Το καθαρότερο ρεύμα εισόδου μειώνει τη θερμική καταπόνηση στους πυκνωτές, οι οποίοι είναι η πιο συνηθισμένη αιτία του τέλους ζωής του UPS.

4. Η συμμόρφωση με τους κωδικούς δικτύου και της εταιρείας κοινής ωφέλειας γίνεται ελέγξιμη.Όπου η εταιρεία κοινής ωφέλειας μετρά την εκπομπή αρμονικών στην είσοδο της υπηρεσίας, η καταγραφή ανά τάξη από το φίλτρο παρέχει τα απαραίτητα στοιχεία κατά την αναθεώρηση, χωρίς προσωρινή έρευνα αναλυτή.

5. Ικανοποιούνται οι αναφορές ενοικιαστών.Τα συμβόλαια συστέγασης αναφέρονται όλο και περισσότερο στην ποιότητα ισχύος. Ένα φίλτρο που καταγράφει THDi, PF και ουδέτερο ρεύμα με την πάροδο του χρόνου μετατρέπει μια συμβατική υποχρέωση σε μια τακτική αναφορά.

6. Ο πλεονασμός είναι εφικτός χωρίς διπλασιασμό του κόστους.Τα αρθρωτά πλαίσια επιτρέπουν N+1 σε επίπεδο μονάδας: μια σχάρα τεσσάρων μονάδων όπου τρεις φέρουν το φορτίο σημαίνει ότι μια αποτυχημένη μονάδα αντικαθίσταται κατά τη διάρκεια ενός προγραμματισμένου παραθύρου χωρίς απώλεια αντιστάθμισης. ΈναAPF αρθρωτό σε σχάραείναι το συνήθες δομικό στοιχείο για αυτή τη διάταξη.

7. Πρέπει να ληφθεί υπόψη η λειτουργία της γεννήτριας και του ATS.Οι αίθουσες δεδομένων λειτουργούν με γεννήτρια κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος, και μια γεννήτρια έχει πολύ υψηλότερη αντίσταση πηγής από την παροχή της εταιρείας κοινής ωφέλειας. Το αρμονικό ρεύμα που ήταν αποδεκτό στην παροχή της εταιρείας κοινής ωφέλειας μπορεί να παράγει απαράδεκτη παραμόρφωση τάσης στη γεννήτρια, προκαλώντας αστάθεια στην είσοδο του UPS. Η ενίσχυση του φίλτρου και η επιλογή τάξης συνήθως απαιτούν ένα ξεχωριστό σύνολο παραμέτρων για τη λειτουργία της γεννήτριας, και η λογική αλλαγής πρέπει να την ενεργοποιεί αυτόματα.

Πώς να καθορίσετε και να αναπτύξετε AHF σε μια αίθουσα δεδομένων

Βήμα 1 — Έρευνα σε τρία επίπεδα φορτίου.Καταγράψτε το φάσμα σε 30, 60 και 90 τοις εκατό φορτίο πληροφορικής. Τα φάσματα των κέντρων δεδομένων αλλάζουν σχήμα με τη χρήση, και η διαστασιολόγηση με ένα μόνο στιγμιότυπο παραποιεί το ρεύμα σε άλλα σημεία λειτουργίας.

Βήμα 2 — Μέγεθος στη μέγιστη ζήτηση με περιθώριο.Χρησιμοποιήστε την ίδια μέθοδο RMS όπως οποιοδήποτε βιομηχανικό έργο, αλλά προσθέστε ρητά την άδεια πλεονασμού: εάν απαιτείται N+1, η εγκατεστημένη χωρητικότητα πρέπει να πληροί τον στόχο με μία μονάδα εκτός λειτουργίας.

Βήμα 3 — Επιλέξτε το περίβλημα τοποθέτησης νωρίς.Οι μονάδες σχάρας πηγαίνουν στο δωμάτιο UPS ή σε ένα ειδικό ντουλάπι ποιότητας ισχύος. τα ντουλάπια δαπέδου ταιριάζουν στον κύριο πίνακα διανομής LV. Επιβεβαιώστε την μπροστινή πρόσβαση, την είσοδο καλωδίων και τη ροή αέρα πριν χτιστεί το δωμάτιο, επειδή η αναδρομική εγκατάσταση ψύξης σε μια ολοκληρωμένη αίθουσα δεδομένων είναι πολύ πιο ακριβή από το ίδιο το φίλτρο. Έναντουλάπι δαπέδου 75Αταιριάζει σε μια κεντρική εγκατάσταση. οι μονάδες σχάρας κατανέμονται καλύτερα σε τροφοδοσίες αγωγών.

Βήμα 4 — Διαμορφώστε την επιλογή τάξης συντηρητικά.Η ενεργοποίηση κάθε τάξης με επιθετική ενίσχυση είναι ένα κοινό λάθος κατά την έναρξη λειτουργίας σε αίθουσες με πολλαπλούς μετατροπείς. Ξεκινήστε με τις μετρημένες κυρίαρχες τάξεις, επαληθεύστε τη σταθερότητα έναντι του βρόχου ελέγχου του UPS, στη συνέχεια επεκτείνετε το εύρος εάν το υπολειπόμενο THDi το δικαιολογεί.

Βήμα 5 — Ενσωματώστε την παρακολούθηση με το BMS.Εκθέστε το ρεύμα ανά μονάδα, τη θερμοκρασία, την κατάσταση και τους συναγερμούς μέσω RS485 ή Ethernet, και επιβεβαιώστε το πρωτόκολλο με τον ενσωματωτή BMS πριν από την εγκατάσταση. Ένα φίλτρο που αναφέρει μόνο μια πράσινη λυχνία δεν παρέχει λειτουργική αξία σε μια παρακολουθούμενη εγκατάσταση.

Βήμα 6 — Επαληθεύστε υπό φορτίο με τεκμηριωμένη αναφορά.Μετρήστε πριν και μετά στο ίδιο φορτίο πληροφορικής, καταγράψτε τις τιμές φάσης και ουδέτερου, και αποθηκεύστε το ίχνος με τα έγγραφα έναρξης λειτουργίας. Αυτή η αναφορά είναι αυτό που παρουσιάζει η ομάδα εγκαταστάσεων όταν ένας ενοικιαστής ρωτά εάν η ποιότητα ισχύος πληροί το συμβόλαιο.

Για αίθουσες που έχουν επίσης έκθεση σε άεργη ισχύ, ένα AHF με άεργη ικανότητα μπορεί να διατηρήσει τον συντελεστή ισχύος στην είσοδο χωρίς ξεχωριστή τράπεζα πυκνωτών, αφαιρώντας ένα στοιχείο συντήρησης από ένα δωμάτιο που δεν έχει χώρο για αυτό. Όπου η αίθουσα τροφοδοτείται από πολλαπλούς μετασχηματιστές, τοποθετήστε την αντιστάθμιση ανά μετασχηματιστή αντί για κεντρική, έτσι ώστε μια διακοπή μετασχηματιστή να μην αφήνει τον υπόλοιπο τροφοδότη χωρίς αντιστάθμιση. Η πλήρηςσειρά AHFκαλύπτει μορφές τοίχου, σχάρας και ντουλαπιού, και οι μικρές αίθουσες μπορούν να ξεκινήσουν με μιαμονάδα 30Ακαι να επεκταθούν καθώς αυξάνεται η πυκνότητα.

Διανομή αγωγών και αντιστάθμιση ανά όροφο.Σε αίθουσες υψηλής πυκνότητας, ο μετασχηματιστής τροφοδοτεί έναν ανυψωτήρα αγωγών με κουτιά σύνδεσης ανά όροφο ή ανά αίθουσα. Η αντιστάθμιση στον ανυψωτήρα αντιμετωπίζει ολόκληρο το κτίριο ως ένα φορτίο. η αντιστάθμιση ανά σύνδεση διατηρεί το ρεύμα καθαρότερο πιο κοντά στους διακομιστές και μειώνει τις απώλειες του αγωγού. Ο πρακτικός συμβιβασμός είναι μια κεντρική μονάδα στον ανυψωτήρα για βασική παραμόρφωση συν μικρές μονάδες σε υπερφορτωμένες συνδέσεις, αποδεχόμενοι ότι κάθε σημείο εγκατάστασης χρειάζεται τη δική του διάταξη CT και διεύθυνση στο δίαυλο παρακολούθησης.

Συνήθεις παγίδες σε έργα αιθουσών δεδομένων.Τέσσερις εμφανίζονται επανειλημμένα: διαστασιολόγηση από έρευνα έναρξης λειτουργίας που λαμβάνεται σε φορτίο 20 τοις εκατό. εγκατάσταση φίλτρου τριών καλωδίων επειδή η έξοδος UPS είναι τριών καλωδίων ενώ η διανομή πληροφορικής είναι τεσσάρων καλωδίων. ρύθμιση ενίσχυσης πολύ επιθετικά και αποσταθεροποίηση της εισόδου UPS. και παράλειψη του φίλτρου από τη λίστα ενσωμάτωσης BMS, έτσι ώστε η ομάδα λειτουργίας να μην βλέπει ποτέ τους συναγερμούς του.

Αξιολογήστε τον μετασχηματιστή πριν από το φίλτρο.Η αρμονική θέρμανση μειώνει έναν μετασχηματιστή κατά έναν παράγοντα που εξαρτάται από το συστατικό απώλειας ρεύματος Eddy, όχι απλώς από το THDi. Δύο αίθουσες με πανομοιότυπα φίλτρα και πανομοιότυπο THDi μπορούν να έχουν πολύ διαφορετικές θερμοκρασίες τυλίγματος εάν ένας μετασχηματιστής είχε καθοριστεί με K-rating και ο άλλος όχι. Όπου ο υπάρχων μετασχηματιστής δεν έχει ονομαστική τιμή αρμονικών, το φίλτρο μπορεί να χρειαστεί να αντισταθμίσει βαθύτερα από ό,τι δικαιολογεί ο στόχος συμμόρφωσης, απλώς για να διατηρήσει το τύλιγμα εντός της κλάσης μόνωσής του κατά τη διάρκεια του μέγιστου φορτίου του καλοκαιριού.

Σχεδιάστε το παράθυρο έναρξης λειτουργίας στη φάση σχεδιασμού.Ακόμη και οι μονάδες hot-swappable χρειάζονται αρχική τροφοδοσία, και η τροφοδοσία απαιτεί ένα σύντομο παράθυρο στο οποίο ο τροφοδότης είναι απομονωμένος. Σε μια ενεργή αίθουσα, αυτό το παράθυρο διαπραγματεύεται μήνες νωρίτερα. Η τεκμηρίωσή του ως μέρος του προγράμματος σχεδιασμού αποφεύγει την οικεία κατάσταση όπου ένα ολοκληρωμένο φίλτρο παραμένει στο κουτί του επειδή δεν μπορούσε να εξασφαλιστεί διακοπή, ενώ πλησιάζει η προθεσμία συμμόρφωσης της εταιρείας κοινής ωφέλειας.

Τεκμηρίωση της βάσης.Διατηρήστε την έρευνα πριν από την εγκατάσταση ως ελεγχόμενο έγγραφο με την κλάση οργάνου, την ημερομηνία βαθμονόμησης, το σημείο μέτρησης και το ποσοστό φορτίου πληροφορικής. Όταν η εταιρεία κοινής ωφέλειας ή ένας ενοικιαστής αμφισβητήσει το αποτέλεσμα δεκαοκτώ μήνες αργότερα, αυτό το έγγραφο συν την αναφορά έναρξης λειτουργίας είναι ολόκληρη η αλυσίδα αποδείξεων. Χωρίς αυτό, οι καταγραφές του ίδιου του φίλτρου δείχνουν βελτίωση, αλλά δεν μπορούν να αποδείξουν την αρχική κατάσταση, και το επιχείρημα γίνεται θέμα αξιοπιστίας παρά μέτρησης.

Συχνές Ερωτήσεις

Γιατί το THDi είναι υψηλότερο όταν η αίθουσα δεδομένων είναι ελαφρώς φορτωμένη;

Το THDi είναι ένας λόγος αρμονικού ρεύματος προς θεμελιώδες ρεύμα. Σε ελαφρύ φορτίο πληροφορικής, το θεμελιώδες πέφτει ταχύτερα από το αρμονικό περιεχόμενο από τα UPS και τα τροφοδοτικά, οπότε το ποσοστό αυξάνεται ακόμη και αν το απόλυτο αρμονικό ρεύμα είναι χαμηλότερο. Μέγεθος με ρεύμα, όχι με ποσοστό.

Χρειάζομαι φίλτρο τεσσάρων καλωδίων σε τριφασική αίθουσα δεδομένων;

Συνήθως ναι, επειδή οι σχάρες διακομιστών τροφοδοτούνται από μονοφασικά κλαδιά και οι αρμονικές τριάδας αθροίζονται στον ουδέτερο. Μετρήστε το ουδέτερο ρεύμα στο μέγιστο πριν αποφασίσετε. εάν πλησιάζει ή υπερβαίνει το ρεύμα φάσης, απαιτείται αντιστάθμιση τεσσάρων καλωδίων.

Μπορεί το φίλτρο να συντηρηθεί χωρίς να κλείσει η αίθουσα;

Με αρθρωτό σχεδιασμό hot-swap και χωρητικότητα N+1, ναι. Η αντικατάσταση μιας μονάδας διαρκεί λεπτά και δεν διακόπτει το φορτίο πληροφορικής. Οι μονολιθικές μονάδες απαιτούν διακοπή, η οποία είναι συνήθως απαράδεκτη σε μια ενεργή αίθουσα δεδομένων.

Πού πρέπει να εγκατασταθούν τα CT;

Στην πλευρά του φορτίου του φίλτρου, μετρώντας το ρεύμα που αντλεί πραγματικά η αίθουσα. Η τοποθέτηση μετά το φίλτρο προκαλεί τον ελεγκτή να ρυθμίζει τη δική του έξοδο, η οποία παράγει ταλάντωση και φαινομενική υποαπόδοση.

Παρεμβαίνει το AHF στη λειτουργία του UPS;

Όχι με συντηρητική έναρξη λειτουργίας. Το φίλτρο ανταποκρίνεται στο ρεύμα φορτίου ενώ το UPS ρυθμίζει την τάση, οπότε οι δύο βρόχοι δρουν σε διαφορετικές ποσότητες. Οι επιθετικές ρυθμίσεις ενίσχυσης μπορούν να προκαλέσουν αλληλεπίδραση, γι' αυτό η επιλογή τάξης και η ενίσχυση ρυθμίζονται με βάση μετρημένα δεδομένα.

Πώς υποστηρίζει ένα φίλτρο την αναφορά PUE ή απόδοσης;

Μειώνοντας τις αρμονικές απώλειες σε μετασχηματιστές, καλωδιώσεις και ανορθωτές UPS, και παρέχοντας καταγεγραμμένα δεδομένα ποιότητας ισχύος. Η εξοικονόμηση εμφανίζεται ως χαμηλότερες απώλειες διανομής, και η καταγραφή υποστηρίζει την απαίτηση αναφοράς αντί να την αντικαθιστά.

Συμπέρασμα

Η μείωση των αρμονικών στα κέντρα δεδομένων είναι ένα πρόβλημα πλεονασμού και αποδείξεων όσο και ένα ηλεκτρικό πρόβλημα. Έρευνα σε τρία επίπεδα φορτίου, μέγεθος με ρεύμα με άδεια N+1, επιλογή πλατφόρμας τεσσάρων καλωδίων με μπροστινή πρόσβαση, συντηρητική έναρξη λειτουργίας έναντι του βρόχου UPS και τεκμηρίωση των τιμών πριν και μετά. Με αυτόν τον τρόπο, το φίλτρο απελευθερώνει χωρητικότητα μετασχηματιστή, προστατεύει τον ουδέτερο και δίνει στην ομάδα εγκαταστάσεων μια αναφορά που μπορούν να παραδώσουν σε έναν ενοικιαστή ή έναν ελεγκτή.

Σχεδιάζετε την ποιότητα ισχύος για μια νέα αίθουσα ή μια ανακατασκευή;Στείλτε μας το μονογραμμικό διάγραμμα, τις ονομαστικές τιμές UPS και το προφίλ φορτίου πληροφορικής, και θα προτείνουμε μια διάταξη πλαισίου με πλεονασμό, σημεία παρακολούθησης και ένα πρότυπο αναφοράς έναρξης λειτουργίας.Επικοινωνήστε με την ομάδα κέντρων δεδομένων μας για μια προσφορά.